Etude Théorique Et Expérimentale Des Propriétés Physiques Du Et Du Sulfure D'étain (sns) Pour Des 2dioxyde D'étain (sno) Applications Photovoltaïques Et Optoélectroniques

Résumé: Le travail que nous avons entrepris comprend deux parties : une expérimentale et l'autre théorique. La première partie expérimentale est consacrée à la synthèse et à la caractérisation des films minces du dioxyde d'étain (SnO2) et du sulfure d'étain (SnS) déposés sur des substrats en verre et ITO en vue de la réalisation de cellules photovoltaïques. Pour l'élaboration des films minces, nous avons choisi la technique de Spray pyrolyse pour sa simplicité, la facilité de sa mise en œuvre et son faible coût.Les films obtenus ont subi diverses caractérisations : structurale par XRD, morphologique (SEM et AFM), optique (UV-VIS). L'analyse structurale a montré que le film de SnO2 cristallise selon la phase tétragonale de type rutile avec une orientation préférentielle suivant le plan (110) et le SnS présente une structure hexagonale compacte orientée suivant le plan (002). L'analyse aux microscopes SEM et par AFM révèlent un aspect uniforme, compact et dense des films préparés. La caractérisation optique des deux films (SnO2 et SnS) affiche une grande transparence > 80% dans le domaine VIS-IR, ainsi qu'une forte absorption dans le proche UV. Les valeurs du gap optique de 3.5eV et 2.55eV pour SnO2 et pour SnS, respectivement, font de ces deux matériaux de sérieux candidats pour la fabrication de cellules solaires.La caractéristique I-V des cellules solaires réalisées à base de Ag/SnO2/SnS/verre et de Ag/SnO2/SnS/ITO ont conduit à un rendement solaire avec des paramètres photovoltaïques assez bons en comparaison avec d'autres cellules solaires de matériaux différents. La deuxième partie théorique est basée sur un calcul ab-initio des propriétés structurales, électroniques, optiques et de transport thermoélectrique, ainsi que de la stabilité mécanique des deux matériaux : SnO2 dans la structure tétragonale de type rutile et SnS dans la structure hexagonale compacte qui n'a pas fait l'objet d'études auparavant. Les calculs sont effectués en utilisant la méthode de FP-LAPW dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec les deux approximations GGA et LDA. Ainsi que la méthode de TB-mBJ (Trans-Blaha modification de Becke Johnson) couplée aux deux approximations est appliquée pour obtenir un gap énergétique dans le voisinage expérimental.Les résultats des propriétés structurales et électroniques de SnO2 et de SnS sont conformes à nos résultats expérimentaux et à ceux trouvés antérieurement dans la littérature. Les propriétés optiques sont calculées en détail. Ils montrent que les deux composés présentent une constante diélectrique statique élevée ce qui est intéressant pour de futures applications optoélectroniques. Aussi, les propriétés thermoélectriques de SnO2 tels que, le coefficient de Seebeck, la conductivité électrique, la conductivité thermique électronique et le facteur de mérite sont largement discutées. SnO2 présente un bon facteur de mérite ce qui lui permet d'être un matériau promoteur pour des applications thermoélectriques.

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